《福建日報》2025年12月2日05版

　　近日，在浙江杭州舉辦的第十二屆中國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展論壇暨2025中國農(nóng)學(xué)會年會上，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所發(fā)布《2025中國農(nóng)業(yè)科學(xué)重大進展》。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所、福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所、中國科學(xué)遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所的聯(lián)合研究成果——“破解‘復(fù)粒稻’多粒簇生之謎”位列10項成果之首。

　　該報告由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所科技情報分析與評估創(chuàng)新團隊研制。其間，該團隊以2024年度Web of Science收錄的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中國學(xué)者以第一或通訊作者發(fā)表的46832篇高水平論文為基礎(chǔ)，經(jīng)文獻計量初選、同行專家評審和院士遴選等過程，最終遴選出10項能夠代表2024年我國農(nóng)業(yè)科技前沿研究水平、取得重大突破性進展的基礎(chǔ)科學(xué)研究成果。

　　“破解‘復(fù)粒稻’多粒簇生之謎”的突破性在于，破解了水稻領(lǐng)域的百年未解難題。

　　與常見的單粒稻不同，“復(fù)粒稻”表現(xiàn)出獨特的簇生現(xiàn)象，即多個穗粒扎堆生長。這意味著穗粒密度大、數(shù)量多，一株水稻能夠長出更多稻谷。自20世紀(jì)30年代首次發(fā)現(xiàn)這一特殊種質(zhì)資源以來，國內(nèi)外學(xué)者圍繞“復(fù)粒稻”開展了大量研究，試圖破譯簇生現(xiàn)象的“遺傳密碼”。但大多數(shù)研究僅僅將簇生基因定位在水稻6號染色體上一個較大的區(qū)間內(nèi)，簇生基因精確位置、簇生現(xiàn)象遺傳機理始終成謎。

　　多年來，研究團隊對水稻“復(fù)粒稻”簇生現(xiàn)象開展持續(xù)研究。他們以“復(fù)粒稻”材料為背景，通過化學(xué)誘變，從包含1萬份誘變株系、16萬份誘變單株的群體中，篩選出2份不簇生的突變體株系，接著進行復(fù)雜的回交轉(zhuǎn)育、重測序和關(guān)聯(lián)分析，最終定位到了關(guān)鍵基因“BRD3”。進一步研究表明，該基因能夠編碼一種叫作“油菜素甾醇”（即“BR”）的植物代謝酶，其含量的變化，影響了水稻穗粒是“孤軍奮戰(zhàn)”還是“抱團取暖”。

　　原來，稻穗有著層次分明的結(jié)構(gòu)，依次包括主梗、一次枝梗、二次枝梗、小穗梗等，小穗梗上著生的小穗就是我們常說的穗粒。“BRD3”基因在水稻二級分枝分生組織部位被激活，導(dǎo)致了該部位“BR”代謝酶含量減少，進而引發(fā)一系列連鎖效應(yīng)，最終延遲二級分枝分生組織向小穗分生組織轉(zhuǎn)變。因此，水稻有了更多時間來進行分枝，從而長出了更多二級分枝，同時還伴隨著小穗梗長度縮短。最終結(jié)果是穗粒分布更緊湊，看起來一粒挨著一粒。

　　研究人員將調(diào)控“BR”代謝酶的基因?qū)氲蕉鄠€水稻品種中后發(fā)現(xiàn)，相對于非簇生品種，“復(fù)粒稻”二級枝梗數(shù)增多，穗粒數(shù)顯著增加，而穗長、穗數(shù)、抽穗期和千粒重等其他產(chǎn)量性狀都沒有顯著差異，最終產(chǎn)量增加11.27%~20.96%，且對籽粒品質(zhì)沒有負(fù)面影響。

　　“該研究破譯了國際關(guān)注近百年的‘復(fù)粒稻’形成的遺傳基礎(chǔ)，揭示了植物激素油菜素甾醇調(diào)控水稻穗粒數(shù)的機制，為培育高產(chǎn)水稻新品種提供了理論基礎(chǔ)和新路徑。”福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所研究員趙明富說。去年3月，國際頂級學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》雜志在線發(fā)表了該聯(lián)合研究成果。

　　據(jù)悉，該研究成果已在水稻育種上得到應(yīng)用。近年來，趙明富團隊在福建、海南等地的育種基地開展穿梭育種，在“復(fù)粒稻”親本材料創(chuàng)制、優(yōu)勢組合選育及配套栽培技術(shù)探索等方面取得系列進展。“復(fù)粒稻”新品系和新組合不僅展示出強大的增產(chǎn)潛力，在米質(zhì)、株型、抗逆性等綜合性狀上同樣表現(xiàn)優(yōu)異，為后續(xù)培育突破性水稻新品種奠定了基礎(chǔ)。